JPH11170055A - 切断機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラズマ、ガス炎、レーザ等の熱源を利用し
て被切断材を切断する切断機にあっては、従来、トーチ
近傍のモータやセンサ類への電気導通を図るための構成
が大型になっていたため、小型化、低コスト化、軽量化
を図る必要があった。 【解決手段】 本発明の切断機２０では、トーチ３に一
体的に取り付けた通電用リング２３を介して、モータや
センサ類の電気導通を図るようにしている。通電用リン
グ２３では、共に導電材料から形成した外側リングおよ
び内側リングを、内外に同軸に相対回転自在に配置し、
これら外側リングおよび内側リング間の電気導通を、両
者の直接接触あるいは導電性ボール等の導電性介装部材
を介して常時安定に確保している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、切断機に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来例のプラズマ切断機１を示
す。図４中、符号２は昇降機構であり、トーチ３を旋
回、俯仰自在に支持するトーチ支持機構４を昇降させ
る。前記トーチ支持機構４は、前記昇降機構２に支持さ
れた水平回転機構５によって垂直軸線回りに回転される
支持フレーム６と、この支持フレーム６の下端にて前記
トーチ３を支持するトーチブロック６ａとを備えてい
る。トーチブロック６ａは、トーチ３を固定するトーチ
ホルダ３ａと、該トーチホルダ３ａを水平軸線回りに回
転させることでトーチ３を俯仰させる垂直回転機構７と
を備えている。前記トーチ３に接続したホース８は、前
記トーチ３から上方へ、前記水平回転機構５による前記
支持フレーム６の回転軸線に沿って延在し、前記水平回
転機構５に取り付けた筒状の通電用ユニット９内を貫通
している。前記ホース８内には、プラズマガスを供給す
るためのガスホースや、電気ケーブル１０を収納してい
る。電気ケーブル１０は、前記通電用ユニット９から前
記ホース８を経由してトーチ３近傍に引き込まれ、垂直
回転機構７等に接続され、垂直回転機構７等に電力を供
給する給電線等として機能する。垂直回転機構７は、支
持フレーム６に対して回転駆動可能に取り付けられた第
１アーム７ａと、この第１アーム７ａに対して回転駆動
可能に取り付けられ、しかもトーチホルダ３ａを支持す
る第２アーム７ｂとを備える平行リンク機構を構成し、
トーチホルダ３ａに支持したトーチ３を目的角度に俯仰
させる。図４中、符号５ａはモータであり、水平回転機
構５の駆動源である。符号１１はセンサであり、前記支
持フレーム６に取り付けた補助フレーム１２によってト
ーチ３から離間させて支持されている。このセンサ１１
にも、別途、図示していない電気ケーブルを接続してい
る。

【０００３】図５は、通電用ユニット９を示す斜視図で
ある。図５において、通電用ユニット９では、鉄や銅等
の導電材料から構成された導電性リング１３、１３…
を、互いの電気的絶縁を確保して同軸上に複数枚積層し
ている。この通電用ユニット９の近傍には、各導電性リ
ング１３、１３…に個別に付勢力を以て接触する複数の
接触端子１４、１４…が取り付けられた端子部１５を隣
設している。また、各導電性リング１３、１３…には、
通電用ユニット９の内側にて前記ホース８から引き出し
た前記ケーブル１０を接続している。この通電用ユニッ
ト９は、水平回転機構７によって支持フレーム６と一体
的に回転する。一方、端子部１５は水平回転機構５を収
納するケーシング５ｂに固定であるため、支持フレーム
６を回転しても変位しない。支持フレーム６を水平回転
機構７によって回転した時には、支持フレーム６と一体
的に回転する通電用ユニット９の導電性リング１３外面
に接触端子１４が摺接して離間しないため、導電性リン
グ１４に接続した電気ケーブル１０と、前記接触端子１
４に接続した電気ケーブル１６との間の電気導通が常時
安定に確保される。通電用ユニット９は、いわゆるスリ
ップリング機構を構成している。

【０００４】図６および図７は、このプラズマ切断機１
による開先切断を示す。図６および図７に示すように、
目的の開先角度を得るためには、（１）垂直回転機構７
を駆動してトーチ３の傾斜角度を設定する（図６参
照）、（２）水平回転機構５を駆動してトーチ３を垂直
軸線１９回りに回転させて、切断方向（図７中矢印Ａ）
に対して垂直となるように位置決めする（図７参照）、
の２つの動作を行う。（２）の動作では、水平回転機構
５によって支持フレーム６を回転（旋回）させるため、
支持フレーム６と通電用ユニット９とホース８とが一体
的に回転するが、ホース８は、アタッチメント１７（図
４参照）を介してトーチ３に対して回転自在に取り付け
ているので、捻れを生じる心配は無い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たようなプラズマ切断機１では、通電用ユニット９の小
型化が困難であり、十分な低コスト化や軽量化が出来な
いといった不満があった。すなわち、前記通電用ユニッ
ト９は、ホース８を収納可能な大きさが必要があり、し
かも、支持フレーム６との一体回転時に接触端子１４と
の接触を維持する必要から各導電性リング１３の小型化
が困難であった。しかも、接触端子１４は通電用ユニッ
ト９の外側から導電性リング１３に接触する構成である
ため、通電用ユニット９の設置に係るスペースの縮小が
困難であった。通電用ユニット９が大型であると重量も
大きくなるため、昇降機構２や水平回転機構５を大型化
する必要が生じ、結局、プラズマ切断機１の大型化やコ
ストの上昇を招くことになる。また、通電用ユニット９
では、例えば高周波の微弱な電気信号を伝達しようとし
た時には、回転時の接触端子１４との接触抵抗の変動な
どによって雑音が混入して正常な信号伝達が出来なくな
ることがある。この問題を解決するためには、無接点タ
イプのスリップリング機構を採用することが考えられる
が、しかしながら、水平回転機構５によって支持フレー
ム６とともに回転される構成とするには構成が複雑にな
って大型化を余儀なくされ、十分な小型化ができず、し
かも低コスト化できないといった問題が生じる。なお、
これらの問題は、プラズマ切断機に限定されず、例えば
ガス炎、レーザ等を熱源とする各種切断機において共通
に発生するものである。

【０００６】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、（１）通電用リングを、トーチと一体的に設けた
ことにより、通電用リングの小型化、低コスト化が可能
になる、（２）（１）の通電用リングの小型化により、
軽量化が可能になり、切断機全体の小型化、低コスト化
が可能になる、（３）内側リングと外側リングとの間に
無接点（全接触）により電気導通が確保される通電用リ
ングを採用したことにより、この通電用リングを経由す
る電気信号の伝達精度が向上し、トーチ支持機構等の制
御を向上できる切断機を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明では、プラズマ、
ガス炎、レーザ等の熱源を利用して被切断材を切断する
切断機において、前記熱源の熱エネルギーを前記被切断
材に向けて放射するトーチと、該トーチを支持して旋回
および俯仰の一方または両方を行うトーチ支持機構と、
前記トーチに取り付けた通電用リングとを備え、前記通
電用リングは、前記トーチに対して固定の外側リング
と、この外側リングの内側にて当該外側リングに対して
同軸に相対回転自在の内側リングとを備え、前記外側リ
ングおよび前記内側リングは共に導電材料からなり、し
かも、前記外側リングと前記内側リングとの間が直接接
触によってあるいは導電性介装部材を介して電気導通が
常時確保されることにより、前記外側リングに接続した
導電手段と前記内側リングに接続した電気ケーブルとの
間の電気導通が確保されるようになっていることを特徴
とする切断機を前記課題の解決手段とした。前記導電性
介装部材としては、内側リングと外側リングとの間のス
ペーサとして機能する導電体リングや、導電体ボール等
が採用される。いずれの構成にしても、導電性介装部材
は鉄や銅等の導電性材料等の素材から形成され、内側リ
ングと外側リングとの間の電気導通を無接点（全接触）
により常時安定に確保する。これにより、内側リングと
外側リングとが相対回転した時であっても、通電用リン
グを介して伝達される電気信号に雑音が混入することは
無く、信号の伝達に高い精度が得られる。また、この構
成の通電用リングは小型化が容易であり、低コスト化、
軽量化に寄与する。

【０００８】本発明では、請求項２記載のように、前記
通電用リングを互いの電気的絶縁を確保して同軸上に複
数積層して、筒状の通電用ユニットを構成すると、複数
の電気回路の電気導通を確保することができる。また、
通電用ユニットは、小型の通電用リングを複数積層する
ことで、コンパクトに形成することができる。

【０００９】また、本発明では、請求項３記載のよう
に、前記通電用リングを前記トーチに対して着脱するた
めの着脱手段を具備している構成を採用すると、トーチ
の着脱作業性や、通電用リングの着脱作業性を確保する
ことができる。トーチは、切断作業に伴うスパッタの付
着や、内蔵した電極の消耗等によって交換する必要があ
るが、通電用リングに着脱手段を具備したことにより、
通電用リングをトーチに一体的に設けた本発明の構成に
おいても、トーチ交換等を効率良く行うことができる。
また、この請求項３記載の構成は、通電用リングが請求
項２記載の通電用ユニットを構成している構成をも含
む。この時、通電用ユニットは、通電用リングの積層数
を変更可能であることが好ましい。通電用ユニットがト
ーチに対して着脱可能であると、通電用リングの積層数
の変更が容易になる。また、これにより、通電用ユニッ
トでの通電用リングの積層数を変更することで、例え
ば、通電用ユニットにて接続する電気回路数の変更を伴
うようなトーチ交換が簡便になる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下本発明の切断機の１実施形態
を、図１から図３を参照して説明する。なお、図中、図
４〜図７と同一の構成部分には同一の符号を付し、その
説明を簡略化する。図１は、本実施形態の切断機２０
（プラズマ切断機）を示す正面図である。この切断機２
０は、図４に示したプラズマ切断機１の水平回転機構５
近傍に設置した通電用ユニット９に代えて、トーチ３上
部に取り付けた通電用ユニット２１を具備し、それ以外
の構成は図４に示したプラズマ切断機１と同様になって
いる。

【００１１】通電用ユニット２１は、トーチ３上部に着
脱可能に取り付けるための着脱手段２２と、この着脱手
段２２上に複数積層したリング状の通電用リング２３
と、各通電用リング２３に導電手段２４（電気ケーブ
ル）を接続するための端子部２５とを備えている。通電
用リング２３、２３…は同軸上に積層しているため、通
電用ユニット２１は全体として概略筒状であり、アタッ
チメント１７および該アタッチメント１７に接続したホ
ース８端部を内側に収納する。また、隣接して積層した
通電用リング２３、２３間には、絶縁層２３ｄを介在さ
せて電気的絶縁を図っている。

【００１２】図２は、通電用ユニット２１を示す斜視図
である。図２において、着脱手段２２は、トーチ３上部
に外側からクランプ固定される固定リングである。着脱
手段としては、固定リングに限定されず、トーチ３に対
して着脱可能であれば各種構成の採用が可能である。端
子部２５は、積層した通電用リング２３、２３…を支持
して、積層状態を維持している。また、端子部２５と着
脱手段２２との間は、図示しない固定部品によって連結
して固定しているので、これによって、通電用ユニット
２１の各通電用リング２３、２３…の後述する外側リン
グ２３ａがトーチ３に対して固定になっている。

【００１３】図３は、通電用リング２３の一例を示す平
断面図である。図３において、通電用リング２３は、前
記端子部２５によって支持されトーチ３に対して固定に
なっている外側リング２３ａと、この外側リング２３ａ
の内側にて当該外側リング２３ａに対して同軸に相対回
転自在に設けられた内側リング２３ｂと、これら外側リ
ング２３ａと内側リング２３ｂとの間に多数介在された
導電性介装部材２３ｃとしての導電体ボールとを備え、
ベアリング状になっている。外側リング２３ａ、内側リ
ング２３ｂ、導電性介装部材２３ｃは、いずれも、全体
が鉄、銅等の導電体から形成されている。

【００１４】図２に示すように、各通電用リング２３の
外側リング２３ａには、導電手段２４としての電気ケー
ブルから引き出した信号線２４ａを端子部２５を介して
接続し、内側リング２３ｂには別の電気ケーブル２６の
一端から引き出した信号線２６ａを接続している。電気
ケーブル２６は他端に取り付けたコネクタ２６ｂを介し
て、ホース８下端から引き出した電気ケーブル１６と着
脱可能に接続している。ホース８から引き出した電気ケ
ーブル１６が複数本である時には、コネクタ２６ｂの着
脱によって接続対象の電気ケーブル１６を選択すること
ができる。

【００１５】図３に示すように、外側リング２３ａと導
電性介装部材２３ｃとの間、導電性介装部材２３ｃと内
側リング２３ｂとの間は常時接触状態が確保されるた
め、外側リング２３ａに対して内側リング２３ｂが相対
回転しても、両者間の電気導通は安定に確保され、しか
も電気抵抗も安定である。したがって、外側リング２３
ａ側に接続された導電手段２４（図２参照）と、内側リ
ング２３ｂ側に接続された電気ケーブル１０との間の電
気導通および電気抵抗も安定である。なお、導電手段２
４は、端子部２５が取り付けられた一端に対向する他端
に備えたコネクタ２４ｂを介して垂直回転機構７側の電
気回路（図示せず）やセンサ１１（図４参照）側の電気
回路（図示せず）と着脱可能に接続される。導電手段２
４は、コネクタ２４ｂの着脱によって接続対象の電気回
路を選択することができる。

【００１６】この切断機２０では、トーチブロック６ａ
のトーチホルダ３ａによってトーチ３を支持・固定して
いるため、トーチ支持機構４（図１参照）の水平回転機
構５を駆動して支持フレーム６を垂直軸線回りに回転
（旋回）すると、支持フレーム６の回転に伴ってトーチ
３と通電用ユニット２１とが一体的に回転される。この
時、トーチホルダ３ａは内外が相対回転する２重構造に
なっているため、支持フレーム６を垂直軸線回りに旋回
すると、支持フレーム６、垂直回転機構７、トーチホル
ダ３ａが一体的に回転し、ホース８、内側リング２３
ｂ、トーチ３は回転しないので、ホース８に捻れを生じ
る心配は無い。外側リング２３ａは端子部２５等を介し
てトーチ３に対して固定になっているため、支持フレー
ム６を旋回しても、外側リング２３ａと端子部２５との
間に位置ずれを生じる心配は無く、信号線２４ａの切断
等の不都合は生じない。また、図２に示すように、通電
用ユニット２１の通電用リング２３では、内側リング２
３ｂはホース８側の電気ケーブル１０と電気ケーブル２
６を介して接続されているため常にホース８と一体的に
変位するのに対して、外側リング２３ａはトーチ３と一
体的に旋回されるため、内側リング２３ｂと外側リング
２３ａとが自由に相対回転する。したがって、内側リン
グ２３ｂに接続した電気ケーブル２６やその信号線２６
ａ等を傷めることは無く、外側リング２３ａに接続した
端子部２５についても変形等の不都合を防止できる。

【００１７】ここで、図３に示すように、内側リング２
３ｂと外側リング２３ａとの間は、導電性介装部材２３
ｃによって電気導通が常に確保されるので、導電手段２
４と電気ケーブル１０との間の電気導通は安定に確保さ
れる。しかも、多数の導電性介装部材２３ｃ（導電体ボ
ール）によって電気導通を確保しているので、万一、一
部の導電性介装部材２３ｃが内外両側のリング２３ａ、
２３ｂに対して浮き上がって非接触になっても電気抵抗
の変動は殆ど無く、通電用リング２３を介して伝達され
る電気信号に雑音が混入することを防止でき、電気信号
の伝達精度を向上できる。

【００１８】また、図５に示すように、従来構成のプラ
ズマ切断機１では、通電用ユニット９から支持フレーム
６下端への電気配線は、ホース８や支持フレーム６に沿
わせて配線しているので、図６および図７に示すよう
に、開先切断時には垂直回転機構７が伸縮するため、支
持フレーム６からトーチホルダ３ａへの配線は困難であ
った。一方、ホース８からトーチホルダ３ａへ配線する
と、ホース８とトーチホルダ３ａとが相対回転するた
め、支持フレーム６の旋回によって電気配線が捻れてし
まう。このように、従来構成のプラズマ切断機１では、
電気配線の困難性に鑑みて、トーチホルダ３ａへのセン
サ類の設置が困難であったが、これに対して本実施形態
の切断機２０では、図１に示すように、ベアリング構造
の通電用ユニット２１をトーチホルダ３ａに搭載した構
造になっているので、トーチホルダ３ａ近傍への配線が
容易になり、センサ類の搭載も可能になるのである。

【００１９】精密に形成した通電用リング２３では、全
ての導電性介装部材２３ｃが、内外両側のリング２３
ａ、２３ｂに対して接触状態を維持するので、電気信号
の伝達に高い精度を確保できる。なお、通電用リング２
３としては、本実施形態記載の構成に限定されず、外側
リングと内側リングとの接触が安定に確保されるのであ
れば、導電性介装部材２３ｃを省略して、内外両側のリ
ング同士を直接接触させた構成も採用可能である。ま
た、この切断機２０では、垂直回転機構７を駆動する
と、トーチ３と通電用ユニット２１とが一体的に水平軸
線回りに回転され、俯仰されることは言うまでも無い。

【００２０】電気信号の伝達精度が向上すると、例え
ば、センサ１１による倣い制御の精度等を高めることが
でき、水平回転機構５や垂直回転機構７の駆動制御の精
度を向上できる。このため、開先切断等の切断加工で
は、切断品質を高めることができる。また、図４に示し
た通電用ユニット９では通電性リング１３外面に接触端
子１４を接触させるための端子部１５等が必要であるの
に対し、通電用リング２３は接触端子が不要であるため
構造を単純化でき、小型化、軽量化、低コスト化が可能
である。このため、通電用ユニット２１についても、小
型化、軽量化、低コスト化が可能である。

【００２１】なお、本発明は、前記実施形態に限定され
ず、プラズマ以外のガス、レーザ等の熱源を利用した各
種切断機に適用可能である。導電手段としては、前記実
施形態に示した電気ケーブルに限定されず、導電材料か
らなるトーチや、トーチホルダ等を適用することも可能
である。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の切断機に
よれば、共に導電材料によって形成され同軸に配置さ
れ、相対回転自在になっている外側リングおよび前記内
側リングとを具備し、これら外側リングと前記内側リン
グとの間の電気導通が直接接触によってあるいは導電性
介装部材を介して常時確保されるようになっている通電
用リングをトーチに取り付け、前記外側リングに接続し
た導電手段と、前記内側リングに接続した電気ケーブル
との間の電気導通が常時確保されるようになっているの
で、（ａ）内側リングと外側リングとが相対回転した時
であっても、通電用リングを介して伝達される電気信号
に雑音が混入することは無く、信号の伝達に高い精度が
得られ、トーチ支持機構の制御やセンサ類のセンシング
精度を向上できる、（ｂ）通電用リングは小型化が容易
であり、切断機の低コスト化、軽量化に寄与する、
（ｃ）前記（ｂ）の通電用リングの軽量化により、トー
チの旋回、俯仰を行うトーチ支持機構の小型化や低コス
ト化が可能になり、切断機の一層の小型化、低コスト化
が可能になるといった優れた効果を奏する。

【００２３】請求項２記載のように、前記通電用リング
を互いの電気的絶縁を確保して同軸上に複数積層して、
筒状の通電用ユニットを構成すると、（ｄ）複数の電気
回路の電気導通を確保することができる、（ｅ）通電用
ユニットは、小型の通電用リングを複数積層すること
で、コンパクトに形成することができるといった優れた
効果を奏する。

【００２４】請求項３記載のように、前記通電用リング
を前記トーチに対して着脱するための着脱手段を具備し
ている構成を採用すると、（ｆ）着脱手段によって、ト
ーチの交換作業性や、通電用リングの着脱作業性を確保
することができるといった優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の１実施の形態の切断機を示す正面図
である。

【図２】 図１の切断機の通電用ユニットの一例を示す
斜視図である。

【図３】 図２の通電用ユニットを構成する通電用リン
グの一例を示す平断面図である。

【図４】 従来例のプラズマ切断機を示す正面図であ
る。

【図５】 図４のプラズマ切断機の通電用ユニットを示
す斜視図である。

【図６】 図４のプラズマ切断機に開先切断を示す正面
図である。

【図７】 図６の斜視図である。

【符号の説明】

３…トーチ、４…トーチ支持機構、２０…切断機（プラ
ズマ切断機）、２１…通電用ユニット、２２…着脱手段
（固定用リング）、２３…通電用リング、２３ａ…外側
リング、２３ｂ…内側リング、２３ｃ…導電性介装部材
（導電性ボール）、２４…導電手段（電気ケーブル）、
２６…電気ケーブル。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラズマ、ガス炎、レーザ等の熱源を利
   用して被切断材を切断する切断機において、 前記熱源の熱エネルギーを前記被切断材に向けて放射す
   るトーチ（３）と、該トーチを支持して旋回および俯仰
   の一方または両方を行うトーチ支持機構（４）と、前記
   トーチに取り付けた通電用リング（２３）とを備え、 前記通電用リングは、前記トーチに対して固定の外側リ
   ング（２３ａ）と、この外側リングの内側にて当該外側
   リングに対して同軸に相対回転自在の内側リング（２３
   ｂ）とを備え、前記外側リングおよび前記内側リングは
   共に導電材料からなり、しかも、前記外側リングと前記
   内側リングとの間が直接接触によってあるいは導電性介
   装部材（２３ｃ）を介して電気導通が常時確保されるこ
   とにより、前記外側リングに接続した導電手段（２４）
   と前記内側リングに接続した電気ケーブル（２６）との
   間の電気導通が確保されるようになっていることを特徴
   とする切断機（２０）。
2. 【請求項２】 前記通電用リングを互いの電気的絶縁を
   確保して同軸上に複数積層して、筒状の通電用ユニット
   （２１）を構成したことを特徴とする請求項１記載の切
   断機。
3. 【請求項３】 前記通電用リングを前記トーチに対して
   着脱するための着脱手段（２２）を具備していることを
   特徴とする請求項１または２記載の切断機。